指向计算思维发展的Python语言学习任务群的构建与实施

林椿?顾喆纯

【摘 要】计算思维被《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》列为信息科技课程四大核心素养之一，Python语言编程设计是培养学生计算思维的有效载体之一。文章以Python语言学习任务群的构建和具体实施为例，探寻发展学生计算思维的新路径。

【关键词】计算思维 Python语言 学习任务群

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）中将计算思维确定为学科四个核心素养之一，与此同时，易入门、重算法、轻语法的Python程序语言取代Visual Basic进入信息科技课程，被赋予学生计算思维培养的重任。如何以Python编程语言进课堂为契机，探索培养学生计算思维的有效路径成了信息科技教师较为关注的问题。

一、基于计算思维培养的Python语言学习任务群的建构

计算思维作为一种思维方式，学生单靠理论学习或者一两节互不关联的课，很难锻炼与具备，必须经由大量的实践和系统的训练。Python语言学习任务群是承载课程内容、架构课程体系、创新教学模式的若干相互关联的、连续性的学习任务集合体，是培养学生计算思维的有效路径之一。

（一）任务群主题情境：聚焦真实问题的解决

计算思维的核心是解决问题，新课标中倡导素养导向下的信息科技课堂教学应在真实的问题情境中落实开展。Python语言学习任务群的教学情境应从现实世界中寻找问题原型，如日常生活、经济政治、热点新闻、道德法规或历史典故等。通过主题情境串联起任务群的子任务，让学生在设定情境的任务集合中，体会Python语言对解决现实问题的价值和作用，逐步养成使用计算思维解决实际问题的习惯。

（二）任务群长线构建：指向思维要素的培养

新课标中将计算思维明确定义为：在问题解决过程中涉及的抽象、分解、建模、算法设计等思维活动。指向计算思维培养的要素，教师有意识、有计划地选择、重组Python语言相关教学内容，把碎片化的知识编排成具有关联性、系统性、综合性的学习任务群，根据学情分课时开展教学。相互关联的、连续性的学习任务集合体能让学生在长线活动中，有足够的时间持续探寻知识之间的相互逻辑，更有机会进入深度学习，在实现思维自然生长的同时，形成较为科学的研究方法和思维习惯。

（三）任务群外延拓展：搭建思维迁移的支架

在教育实践中，计算思维的内化迁移是一个关键目标。基于计算思维培养的Python语言学习任务群的学习，不以学生掌握了多少书本知识、会做多少道Python语言编程题为根本目的，而是追求知识习得后，学生的思维能力、生活经验以及学科素养得到哪些优化和提升，是否产生了积极的学习方式的改变、价值观念的改变、思考方式乃至生活方式的改变。通过任务拓展实施思维的有效迁移，学生将计算思维从一种外在的知识和技能转化为内在的思维习惯和解决问题的工具。

二、Python语言“一带一路”主题学习任务群实施案例

以“一带一路”为主题情境，通过Python语言学习任务群的构建，培养学生在用计算思维解决实际问题的同时，鼓励学生关注国家时事，感知国家的发展与变化，培养他们从小树立人类命运共同体的意识，成为德智体美劳全面发展的时代新人。

（一）任务群活动：提取“一带一路”国际合作高峰论坛高频词

1.任务情境

“一带一路”国际合作高峰论坛，是“一带一路”框架下最高规格的国际活动。继2017年、2019年后，2023年10月第三次“一带一路”国际合作高峰论坛在北京举行，请为此次高峰论坛的新闻稿提供高频词。

2.任务实施

抽象：将为高峰论坛的新闻稿提供高频词的现实问题，转变为统计《习近平主席在论坛中发表主旨演讲》txt文件中出现频率最高的前10个高频词。

分解：将复杂的大问题分解为中文分词、词频统计、去除无意义的词等小问题，找出问题的关键和重点。

建模：分析这些问题之间的相互联系，帮学生梳理形成“数据抽取、数据清洗、数据展示”的关系模型。

编程实现：教师借助Python语言编程演示2017年5月召开的第一次“一带一路”国际合作高峰论坛高频词的提取结果—“合作”128次、“发展”96次、“建设”88次、“共同”34次、“文明”26次、“开放”23次、“金融”20次、“人民”19次、“贸易”19次、“和平”17次。教师教学范例后布置学生编程实现2019年第二次、2023年第三次“一带一路”国际合作高峰论坛高频词提取，通过词频分析让学生快速了解和聚焦三次论坛的关键词。

3.任务拓展

完成以上基础任务以后，向学生展示各大新闻媒体对中国共产党第二十次全国代表大会（二十大）的新闻报道，如“光明时政”发布的《二十大报告中，这个高频词值得细品！》、“今日头条”发布的《9个高频词看二十大报告》、“搜狐新闻”发布的《被提及177次！一起学习二十大报告里的高频词》等新闻，让学生尝试完成“提取二十大高频词”这一拓展任务，引导学生关注国家最新最近的政策、法规、会议，明白学会高频词的提取能作为新闻报道内容的有力支撑。

（二）任务群活动：绘制“一带一路”经济走廊途经城市线路图

1.任务情境

“一带一路”贯穿亚欧非大陆，一头是活跃的东亚经济圈，一头是发达的欧洲经济圈，中间是发展潜力巨大的腹地国家，请用Python绘制“一带一路”经济走廊途经城市线路图。

2.任务实施

抽象：将任务情境中的绘制线路问题“抽象”为利用计算机提取“一带一路”城市经纬度数据在地图上显现出来并连线生成路径。

分解：将问题分解为分别绘制“丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”线路图的两个子问题，再将子问题“丝绸之路经济带”线路二次分解为中蒙俄经济走廊、新亚欧大陆桥、中国—中亚—西亚经济走廊、中国—中南半岛经济走廊、中巴经济走廊、孟中印缅经济走廊六大经济走廊线路的绘制问题，各条经济走廊再向下三次分解为途经的各个城市的经纬度数据的提取。

建模：结合地理知识分析这些经济走廊线路图之间的分布关系，例如新亚欧大陆桥经济走廊、中巴经济走廊和中国—中亚—西亚经济走廊在中国新疆实现了“三廊合一”，帮学生梳理形成路线经脉初步印象。

编程实现：教师范例编程实现“丝绸之路经济带”中蒙俄经济走廊线路图的线路图后，学生分组完成其余五大经济走廊线路以及“21世纪海上丝绸之路”线路图的绘制。

3.任务拓展

南水北调工程是我国水资源优化配置的重大战略性水利规划工程，分东、中、西三条线路将南方长江流域的水调到北方水资源缺乏区域，引入拓展任务：用Python语言绘制“南水北调”线路图。以拓展任务在帮助学生学会知识迁移的同时，了解南水北调的现实意义和深远价值，引导学生努力学习，为投身于社会主义现代化建设积蓄能量。

（三）任务活动：设计“一带一路”伙伴国家名片管理系统

1.任务情境

“一带一路”向世界铺展合作共赢新画卷，截至2023年10月，已有152个国家、32个国际组织与中国签署了200多份共建“一带一路”合作文件。请设计“一带一路”伙伴国家名片管理系统。

2.任务实施

抽象：将复杂的情境任务“抽象”为计算机能处理的问题，即输入“一带一路”新增合作国家信息形成名片，输出显示系统内伙伴国家名片信息。

分解：将大系统细化分解为“新建名片”“查询名片”“显示全部”三个子系统，其中“查询名片”板块再向下分解为“查询”“修改”“删除”名片，帮助学生形成名片管理系统的整体架构。

建模：梳理各板块之间的内在联系，帮助学生建立信息管理系统一般分为“添加信息、查询信息、修改信息、显示所有信息、退出系统”的模型概念，各板块可以按个性化需求调整或合并。

编程实现：借助Python语言编程实现“一带一路”伙伴国家名片管理系统：显示用户界面，用户选择“新建名片”，按照系统提示输入国家名称、官方语言、人口数量、国土面积、首都城市等信息，可以新建国家名片信息；选择“显示全部”，系统即罗列出已录入的所有伙伴国家名片信息；选择“查询名片”，系统显示用户输入所查询的国家名片信息，并跳出“修改”“删除”选项供用户按需选择。

3.任务拓展

中华大地有丰富的历史文化古迹、美丽的人文景观、多姿多彩的民族风情，请设计“中华旅游景点查询系统”，让伙伴国家的友人能快速了解中华大地景点的相关信息。这样，在提升学生计算思维能力和知识迁移能力的同时，对增强学生的民族自豪感和文化自信具有积极的意义。

三、结束语

指向计算思维发展的Python语言学习任务群的构建与实施，让学生在真实问题情境中体验抽象、分解、建模、算法设计等计算思维活动的整个过程，有效促进了学生计算思维的发展，提高了解决问题的能力。国家科教兴国政策的制定、新课标的发布、教学智能软件的普及等，为一线教育人对教学方法多样性进行更多有益的探索提供了沃土。科技在不断发展，未来在不断变化。新时代下，对于“为谁培养人，培养什么人，怎样培养人”，需要我们作出更多有力的行动回答！

【参考文献】

中华人民共和国教育部.义务教育信息科技课程标准（2022年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2022.